一种高温高压可燃液体蒸气爆炸极限测试系统及其工作方法技术方案

一种高温高压可燃液体蒸气爆炸极限测试系统及其工作方法，属于爆炸科学领域。爆炸反应容器放置于高温烘箱中加热，控制容器内部达到设定的温度。该系统适用的初始温度的范围为常温～500℃、初始压力的范围为常压～5MPa。利用抽液泵将可燃液体储罐中的可燃液体注入磁翻板液位计，在利用真空泵对爆炸反应容器抽真空后，通过高压氮气钢瓶对磁翻板液位计施压，将可燃液体泵入高温爆炸反应容器。可燃液体气化为蒸气后，再通入空气，并用气体循环泵对爆炸反应容器内的气体混合均匀；点火系统对爆炸反应容器的混合气体进行点火；数据采集系统收集爆炸反应容器内的爆炸压力，并据此判断是否满足爆炸标准，进而测得高温高压可燃液体蒸气的爆炸极限。的爆炸极限。的爆炸极限。

【技术实现步骤摘要】
一种高温高压可燃液体蒸气爆炸极限测试系统及其工作方法


[0001]本专利技术属于气体爆炸特性研究领域，具体涉及一种高温高压可燃液体蒸气爆炸极限测试系统及其工作方法。

技术介绍

[0002]可燃液体燃料广泛应用于民用工业和国防工业，如石油、化工、内燃机、云爆武器等方面。当可燃液体燃料发生意外泄漏或喷溅，在内部压力作用下向空气中扩散气化与空气形成可燃液体蒸气
‑
空气混合物，当这些混合气体处于爆炸极限范围内，在足够能量激发下会发生爆炸，甚至爆轰，形成强烈的破坏作用。由于这种可燃液体蒸气的形成和爆炸发展过程涉及影响因素较多，使得可燃液体蒸气爆炸的问题研究更具有复杂性和难度。为此，可燃液体燃料云雾形成和爆炸问题一直是安全科学领域研究的重点和难点问题。为此，需要一种高温高压可燃液体蒸气爆炸极限测试系统来测试，进而为工艺生产提供边界条件，从而有效避免可燃液体燃料爆炸事故的发生。
[0003]目前，大多数可燃气体爆炸极限测试装置均局限于测试常温常压状态下可燃气体的爆炸极限，其工作温度在常温度至200℃，远远无法满足实际工艺环境中的高温高压条件。例如，高温高压下可燃极限测定的唯一标准ASTM E918：Determining Limits of Flammability of Chemicals at Elevated Temperature and Pressure的测试爆炸极限的范围：压力为常压～1.38MPa、温度为常温～200℃，且该标准采用的装置由最小容积为1L、最小内径为76mm的金属压力容器，远低于工程应用中可燃气体的初始压力和初始温度。国内专利CN 111272816 A专利技术了一种针对初始高温高压条件下多元液体蒸汽爆炸下限的测试系统。该系统通过将多元液体和空气注入设定好温度的球形爆炸容器中使得容器中形成高压高温的多元液体蒸汽和空气混合物，混合物的温度可达200℃，压力可达5MPa，但仍无法满足200℃以上的实际工艺需求，并且测试液体利用注射器通过注液阀注入球形爆炸容器，而本专利技术的独立的磁翻板注液系统更加方便安全快捷。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决现有技术存在的问题，提供一种高温高压可燃液体蒸气爆炸极限测试系统及其工作方法，测试容积20L，本专利技术可测试温度范围为常温～500℃、压力范围为常压～5MPa。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]一种高温高压可燃液体蒸气爆炸极限测试系统，包括爆炸反应容器1、注液系统、加热系统、冷却水循环系统、配气系统、点火系统、温度传感器2、压力传感器3、控制和数据采集系统4；
[0007]所述的爆炸反应容器1为高温高压介质提供均匀混合和爆炸反应的场所，通过加热系统进行加热；爆炸反应容器1上还设有温度传感器2、压力传感器3、点火系统和第一数显压力表5
‑
1；温度传感器2插入爆炸反应容器1近中心处，压力传感器3应与爆炸反应容器1
的内壁面相切，并将二者连接到控制及数据采集系统4；温度传感器2和第一数显压力表5
‑
1分别实时监测球形爆炸反应容器1内部的温度和压力变化；压力传感器3用于监测爆炸瞬间爆炸反应容器1内部压力的动态变化；
[0008]所述的注液系统包括可燃液体储罐6、抽液泵7、磁翻板液位计8和高压氮气钢瓶9，抽液泵7分别与可燃液体储罐6、磁翻板液位计8相连，抽液泵7用于从可燃液体储罐6抽取可燃液体到磁翻板液位计8；磁翻板液位计8顶部通过管道连接高压氮气钢瓶9，底部通过管道连接爆炸反应容器1，磁翻板液位计8顶部与高压氮气钢瓶9之间设置第一阀门10
‑
1，磁翻板液位计8底部与爆炸反应容器1之间的管路上设置第二阀门10
‑
2；磁翻板液位计8顶部还通过管道分别连接第二数显压力表5
‑
2和排气阀；
[0009]所述的配气系统包括第四阀门10
‑
4、气体循环泵11、真空泵12、和高压空气钢瓶13；第四阀门10
‑
4设置于从爆炸反应容器1引出的管路上，用于排出多余气体至爆炸反应容器1内达到预设压力；高压空气钢瓶13与爆炸反应容器1相连，之间的管路上设置第三阀门10
‑
3，用于向爆炸反应容器1中通入空气；真空泵12与爆炸反应容器1相连，用于在爆炸反应容器1内营造真空环境；气体循环泵11与爆炸反应容器1连接，以便于均匀混合爆炸反应容器1内的高温高压可燃气体；利用第一数显压力表5
‑
1和第三针阀10
‑
3分别用于控制输入爆炸反应容器1的气体体积；
[0010]所述的加热系统包括高温烘箱14，用于对爆炸反应容器1进行加热。
[0011]所述的压力传感器3被冷却水循环系统包裹；
[0012]所述的冷却水循环系统包括水循环泵15，水管16和冷水箱17，在进行升温时，水循环泵15在冷水箱17内驱动冷水通过环绕固定在压力传感器3外侧的水管16进行循环降温。
[0013]所述的点火系统为爆炸反应容器1内的高温高压混合可燃气体提供点火能量，包括点火器18、电热丝19和点火电极20；点火电极20插到爆炸反应容器1的几何中心，并放置电热丝19；点火电极20的通过导线连接至点火器18，控制和数据采集系统4通过点火器18发出点火指令，点燃爆炸反应容器1内的高温高压可燃气体混合物；
[0014]控制和数据采集系统4用于实时监测并记录爆炸反应容器1内的压力、温度变化，控制点火时间，并通过改变电热丝19点火时长以提供不同点火能量。
[0015]进一步的，所述第一阀门10
‑
1、第二阀门10
‑
2、第三阀门10
‑
3、第四阀门10
‑
4为耐高温高压针阀，石墨填料，承压30MPa，耐500℃高温。
[0016]进一步的，所述的爆炸反应容器1为15CrMoR材质，体积20L，最大工作压力为32MPa，放置于高温烘箱14中加热。
[0017]一种高温高压可燃液体蒸气爆炸极限测试系统的工作方法，步骤如下：
[0018]a)打开磁翻板液位计8上的排气阀，注液系统通过抽液泵7将可燃液体储罐6中的可燃液体泵入磁翻板液位计8中，通过磁翻板液位计8的刻度示数观测注液总量，磁翻板液位计8的可燃液体储量可供多次实验使用。磁翻板液位计8注液完成后，关闭抽液泵7，磁翻板液位计8上的排气阀，打开高压氮气钢瓶9上的第一阀门10
‑
1向磁翻板液位计8内的可燃液体注压，以备向爆炸反应容器1中配气时使用。
[0019]b)加热系统通过控制高温烘箱14对爆炸反应容器1进行加热，通过温度传感器2对爆炸反应容器1内的温度进行监测，调控至爆炸反应容器1内营造出所需的温度环境；
[0020]c)通过配气系统中的真空泵12营造爆炸反应容器1内的真空环境，并开启冷却水
循环系统；通过控制第二阀门10
‑
2打开程度进而使得可燃液体由磁翻板液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温高压可燃液体蒸气爆炸极限测试系统，其特征在于，包括爆炸反应容器(1)、注液系统、加热系统、冷却水循环系统、配气系统、点火系统、温度传感器(2)、压力传感器(3)、控制和数据采集系统(4)；所述的爆炸反应容器(1)为高温高压介质提供均匀混合和爆炸反应的场所，通过加热系统进行加热；爆炸反应容器(1)上还设有温度传感器(2)、压力传感器(3)、点火系统和第一数显压力表(5
‑
1)；温度传感器(2)插入爆炸反应容器(1)近中心处，压力传感器(3)应与爆炸反应容器(1)的内壁面相切，并将二者连接到控制及数据采集系统(4)；温度传感器(2)和第一数显压力表(5
‑
1)分别实时监测球形爆炸反应容器(1)内部的温度和压力变化；压力传感器(3)用于监测爆炸瞬间爆炸反应容器(1)内部压力的动态变化；所述的注液系统包括可燃液体储罐(6)、抽液泵(7)、磁翻板液位计(8)和高压氮气钢瓶(9)，抽液泵(7)分别与可燃液体储罐(6)、磁翻板液位计(8)相连，抽液泵(7)用于从可燃液体储罐(6)抽取可燃液体到磁翻板液位计(8)；磁翻板液位计(8)顶部通过管道连接高压氮气钢瓶(9)，底部通过管道连接爆炸反应容器(1)，磁翻板液位计(8)顶部与高压氮气钢瓶(9)之间设置第一阀门(10
‑
1)，磁翻板液位计(8)底部与爆炸反应容器(1)之间的管路上设置第二阀门(10
‑
2)；磁翻板液位计(8)顶部还通过管道分别连接第二数显压力表(5
‑
2)和排气阀；所述的配气系统包括第四阀门(10
‑
4)、气体循环泵(11)、真空泵(12)、和高压空气钢瓶(13)；第四阀门(10
‑
4)设置于从爆炸反应容器(1)引出的管路上，用于排出多余气体至爆炸反应容器(1)内达到预设压力；高压空气钢瓶(13)与爆炸反应容器(1)相连，之间的管路上设置第三阀门(10
‑
3)，用于向爆炸反应容器(1)中通入空气；真空泵(12)与爆炸反应容器(1)相连，用于在爆炸反应容器(1)内营造真空环境；气体循环泵(11)与爆炸反应容器(1)连接，以便于均匀混合爆炸反应容器(1)内的高温高压可燃气体；利用第一数显压力表(5
‑
1)和第三针阀(10
‑
3)分别用于控制输入爆炸反应容器(1)的气体体积；所述的加热系统包括高温烘箱(14)，用于对爆炸反应容器(1)进行加热；所述的压力传感器(3)被冷却水循环系统包裹；所述的冷却水循环系统包括水循环泵(15)，水管(16)和冷水箱(17)，在进行升温时，水循环泵(15)在冷水箱(17)内驱动冷水通过环绕固定在压力传感器(3)外侧的水管(16)进行循环降温；所述的点火系统为爆炸反应容器(1)内的高温高压混合可燃气体提供点火能量，包括点火器(18)、电热丝(19)和点火电极(20)；点火电极(20)插到爆炸反应容器(1)的几何中心，并放置电热丝(19)；点火电极(20)的通过导线连接至点火器(18)，控制和...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻健良，祁畅，王亚磊，闫兴清，宁也，于小哲，吕先舒，侯玉洁，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：